JP2007132787A - Solidification processing method of radioactive waste - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solidification processing method of radioactive wastes, capable of securing soundness of a disposal site over a long time, by controlling or preventing the generation of gas from a cement solidified matter due to radiolysis, while the cement solidified matter is buried underground and control or inhibit the increase in pressure, inside a containment vessel buried underground for disposal. <P>SOLUTION: The solidification processing method of radioactive waste comprising the steps of filling a containment vessel with a mixture containing a processing object matter containing radioactive wastes, a hydraulic inorganic solidifying material and water and solidifying the mixture to produce solidified matter comprises the solidification processing of filling the containment vessel with the mixture and solidifying the mixture to produce solidified matter, a drying process of heating and drying the solidified at a stage of uniaxial compression strength of not smaller than 1.5 MPa and not larger than 75% of a planned strength and the sealing process of putting a lid on the containment vessel and of sealing the vessel after the drying process. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、放射性廃棄物を含む被処理物、水硬性無機固化材及び水を混合した混和物を収納容器に充填し固化させて固化体とする放射性廃棄物の固化処理方法に関する。   The present invention relates to a method for solidifying radioactive waste, which is obtained by filling a container with a mixture containing a radioactive waste, a hydraulic inorganic solidifying material, and water and solidifying the mixture.

原子力施設等より発生する放射性廃棄物は、使用済燃料の再処理工程等から排出される高いレベルの放射能を有する高レベル放射性廃棄物、固体廃棄物として2000〜200mR/h(表面)、液体廃棄物では10−3〜10−6μCi/mlとなる低レベル放射性廃棄物、それ以外の中間のレベルとなる中レベル放射性廃棄物とに分類されている。この放射性レベルに応じて、セメント固化、ガラス固化、溶融固化などによる処理が行われている。このうち、セメント固化方法は放射性廃棄物をセメントや水とともにドラム缶中に充填して一体に固化する方法であり、安価で処理が容易なために低レベルの放射性廃棄物の処理に汎用されている。 Radioactive waste generated from nuclear facilities, etc. is high-level radioactive waste with a high level of radioactivity discharged from spent fuel reprocessing, etc., 2000-200 mR / h (surface) as solid waste, liquid Wastes are classified into low-level radioactive wastes with a concentration of 10 −3 to 10 −6 μCi / ml and medium-level radioactive wastes with other intermediate levels. Depending on the radioactive level, treatments such as cement solidification, glass solidification, and melt solidification are performed. Among these, the cement solidification method is a method in which radioactive waste is filled in a drum can together with cement and water and solidified integrally, and is inexpensive and easy to process, so it is widely used for processing low-level radioactive waste. .

近年、中レベルの放射性廃棄物についても、セメント固化の可能性が検討されているが、放射性レベルが高いとセメント固化体から水素が発生してドラム缶内の圧力を上昇させる懸念がある。すなわち、セメント固化体中には、間隙水や結晶水などの水分が存在するが、放射性廃棄物に含有される放射性核種濃度が比較的高いとこれらの水が放射線分解して水素ガスが発生し、長期の保管中にはドラム缶内の圧力上昇を引き起こし処分場の健全性に影響を及ぼすことが想定されるのである。   In recent years, the possibility of cement solidification has also been studied for medium level radioactive waste, but if the radioactive level is high, there is a concern that hydrogen is generated from the cement solidified body and the pressure in the drum can be increased. In other words, moisture such as pore water and crystal water exists in the cement solidified body, but if the radionuclide concentration contained in the radioactive waste is relatively high, these waters are radiolyzed and hydrogen gas is generated. During long-term storage, it is assumed that the pressure inside the drum can be increased, affecting the soundness of the disposal site.

放射性廃棄物中の水分除去手段としては、放射性廃棄物を収納した放射性廃棄物用ドラム缶内部を真空乾燥する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この方法は、単に金属廃棄物等の放射性廃棄物が収納されているドラム缶内を乾燥するだけのものであり、セメント固化体そのものを乾燥する考えは示されていない。
特開2004−340814号公報
As a means for removing moisture in radioactive waste, a method of vacuum-drying the inside of a radioactive waste drum can containing radioactive waste has been proposed (for example, see Patent Document 1). However, this method merely dries the inside of a drum can in which radioactive waste such as metal waste is accommodated, and does not show the idea of drying the cement solidified body itself.
JP 2004-340814 A

従来の固化処理方法では、放射性核種濃度が比較的高い放射性廃棄物をセメントなどの水硬性無機固化材で固化すると、水の放射線分解により水素ガスが発生し、容器内圧力上昇を引き起こす可能性があり、このガス発生を抑制する手法は確立されていない。   In the conventional solidification treatment method, when radioactive waste with a relatively high radionuclide concentration is solidified with a hydraulic inorganic solidification material such as cement, hydrogen gas is generated due to radiolysis of water, which may increase the pressure in the container. There is no established method for suppressing this gas generation.

そこで、本発明は、放射性廃棄物を水硬性無機固化材で固化した固化体を埋設中に、放射線分解による固化体からのガス発生を抑制又は防止し、長期間の埋設処分中の収納容器内の圧力上昇を抑制又は防止して、処分場の健全性を長期間にわたって確保することができる放射性廃棄物の固化処理方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention suppresses or prevents the generation of gas from the solidified material due to radiolysis during the embedding of the solidified material obtained by solidifying the radioactive waste with the hydraulic inorganic solidifying material. It is an object of the present invention to provide a solidification method for radioactive waste that can suppress or prevent an increase in the pressure of the waste and ensure the soundness of the disposal site over a long period of time.

上記目的を達成するため、本発明は、放射性廃棄物を含む被処理物、水硬性無機固化材及び水を混合した混和物を収納容器に充填し固化させて固化体とする放射性廃棄物の固化処理方法において、前記混和物を収納容器に充填して固化させ固化体とする固化工程と、前記固化体を、一軸圧縮強度が1.5MPa以上、予定強度の75%以下の段階で加熱により乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程を経た収納容器に蓋をして密閉する密閉工程と、を有することを特徴とする。
上記の乾燥は、加熱による乾燥に限られず、減圧によって乾燥してもよいし、加熱と減圧を併用して乾燥してもよい。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is to solidify radioactive waste as a solidified material by filling a container containing a mixture containing a radioactive waste, a hydraulic inorganic solidifying material and water and solidifying the mixture. In the treatment method, a solidification step in which the admixture is filled in a container and solidified to form a solidified body, and the solidified body is dried by heating at a stage where the uniaxial compressive strength is 1.5 MPa or more and 75% or less of the planned strength. And a sealing step of sealing and sealing the storage container that has undergone the drying step.
Said drying is not restricted to the drying by heating, You may dry by pressure reduction and you may dry combining heating and pressure reduction.

本発明によれば、放射性廃棄物を水硬性無機固化材で固化した固化体を埋設中に、放射線分解による固化体からのガス発生を抑制又は防止し、長期間の埋設処分中の収納容器内の圧力上昇を抑制又は防止して、処分場の健全性を長期間にわたって確保することができる放射性廃棄物の固化処理方法を提供できる。   According to the present invention, during the embedding of a solidified material obtained by solidifying a radioactive waste with a hydraulic inorganic solidifying material, gas generation from the solidified material due to radiolysis is suppressed or prevented, and the inside of a storage container during a long-term embedding disposal Therefore, it is possible to provide a solidification method for radioactive waste that can prevent or prevent the increase in pressure and ensure the soundness of the disposal site over a long period of time.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法の手順を示すフロー図である。図1に示すように、放射性廃棄物1と水硬性無機固化材2と必要に応じて水とを混合して固化体ペースト(混和物)が作製され(S1a)、この固化体ペーストは、収納容器に収納される(S1b)。
なお、インドラムミキサなどを使用して収納容器中で混合することも可能である。
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a radioactive waste solidification method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a radioactive paste 1, a hydraulic inorganic solidified material 2, and water as necessary are mixed to produce a solidified paste (mixture) (S 1 a), and this solidified paste is stored. The container is stored (S1b).
It is also possible to mix in the storage container using an in-drum mixer or the like.

本発明の放射性廃棄物1は、中レベル放射性廃棄物である。本明細書において中レベル放射性廃棄物は、長期保存中に放射線分解して固化体から水素ガスを発生させるもので、いわゆる低レベル放射性廃棄物よりも放射性レベルの高い放射性廃棄物をいう。放射性廃棄物1は、固体状でも液体状でもよく、例えば、余裕深度処分がなされる硫酸ナトリウム廃液等の放射性廃棄物(いわゆるL1廃棄物)が挙げられる。
本発明の水硬性無機固化材2は、放射性廃棄物1を固化するものであり、セメント系の固化材等が挙げられる。例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメント、アルミナセメント等の各種セメントを用いることができる。
The radioactive waste 1 of the present invention is a medium level radioactive waste. In the present specification, the medium level radioactive waste is generated by radiolysis during long-term storage to generate hydrogen gas from the solidified body, and refers to a radioactive waste having a higher radioactive level than a so-called low level radioactive waste. The radioactive waste 1 may be in the form of a solid or liquid, and examples thereof include radioactive waste (so-called L1 waste) such as sodium sulfate waste liquid that is disposed at a marginal depth.
The hydraulic inorganic solidifying material 2 of the present invention solidifies the radioactive waste 1 and includes a cement-based solidifying material and the like. For example, various portland cements such as ordinary portland cement, early-strength portland cement, medium heat portland cement, low heat portland cement, various mixed cements such as blast furnace cement and fly ash cement, and various cements such as alumina cement can be used.

本発明の水硬性無機固化材2は、さらに、必要に応じて骨材及び/又は発泡剤を含有することができる。
骨材は、例えば、砂、砂利、石、アルミナ、シリカ微粉、人工軽量骨材、パーライト、シャモット、鉄粉、コンクリート廃材等を用いることができる。骨材を用いることにより、形成された固化体から加熱及び/又は減圧によって水分を除去することが容易になる。骨材の使用量は、特に限定されないが、水硬性無機固化材(セメント)100重量部に対し、5〜1500重量部が好ましく、100〜1000重量部がさらに好ましい。5重量部未満であると、形成された固化体から加熱等によって水分を除去しやすくするという骨材の効果が小さくなり、1500重量部を超えると強度発現性が小さくなる場合がある。
The hydraulic inorganic solidifying material 2 of the present invention can further contain an aggregate and / or a foaming agent as necessary.
As the aggregate, for example, sand, gravel, stone, alumina, silica fine powder, artificial lightweight aggregate, perlite, chamotte, iron powder, concrete waste, etc. can be used. By using the aggregate, it becomes easy to remove moisture from the formed solidified body by heating and / or decompression. Although the usage-amount of an aggregate is not specifically limited, 5-1500 weight part is preferable with respect to 100 weight part of hydraulic inorganic solidification materials (cement), and 100-1000 weight part is further more preferable. If the amount is less than 5 parts by weight, the effect of the aggregate that makes it easy to remove moisture from the formed solidified body by heating or the like is reduced, and if it exceeds 1500 parts by weight, strength development may be reduced.

発泡剤(気泡剤)は、固化体中に空隙を形成させ、気泡コンクリート(モルタル又はセメントペーストでもよい)を得るために用いられるもので、例えば、金属アルミニウム粉末等の両性金属、界面活性剤、動物性タンパク質、樹脂石鹸等を用いることができ、少量添加で有効な点で、金属アルミニウム粉末等の両性金属、界面活性剤が好ましい。発泡剤(気泡剤)を用いることにより、形成された固化体から加熱及び/又は減圧によって水分を除去することが容易になる。   The foaming agent (foaming agent) is used for forming voids in the solidified body and obtaining cellular concrete (or mortar or cement paste). For example, amphoteric metals such as metallic aluminum powder, surfactants, Animal proteins, resin soaps, and the like can be used, and amphoteric metals such as metal aluminum powder and surfactants are preferred because they are effective when added in small amounts. By using a foaming agent (bubble agent), it becomes easy to remove moisture from the formed solidified body by heating and / or decompression.

金属アルミニウム粉末等の両性金属は、化学反応で発生するガスを利用するものである。アルミニウム粉末の使用量は、特に限定されないが、セメント100重量部に対し、0.01〜0.4重量部が好ましく、0.05〜0.3重量部がさらに好ましい。0.01重量部未満であると発泡量が少なく、形成された固化体から加熱等によって水分を除去しやすくなるという発泡剤添加の効果が小さくなり、0.4重量部を超えると強度発現性が小さくなる場合がある。   Amphoteric metals such as metallic aluminum powder utilize gas generated by chemical reaction. Although the usage-amount of aluminum powder is not specifically limited, 0.01-0.4 weight part is preferable with respect to 100 weight part of cement, and 0.05-0.3 weight part is further more preferable. When the amount is less than 0.01 part by weight, the foaming amount is small, and the effect of adding a foaming agent that it is easy to remove moisture from the formed solidified body by heating or the like becomes small. May become smaller.

界面活性剤としては、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤が挙げられ、起泡性に優れ、気泡が安定で、流動性が大きい点で、陰イオン性界面活性剤が好ましい。
陰イオン性界面活性剤としては、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム等の石鹸類、硫酸化油、硫酸化脂肪酸エステル等の硫酸エステル塩類、アルキルベンゼンスルホン酸塩、パラフィンスルホン酸塩等のスルホン酸塩類、高級アルコールリン酸エステル等のリン酸エステル等が挙げられる。
陰イオン界面活性剤の使用量は、特に限定されないが、セメント100重量部に対し、0.01〜5重量部が好ましく、0.1〜1重量部がさらに好ましい。0.01重量部未満であると発泡量が少なく、形成された固化体から加熱等によって水分を除去しやすくなるという発泡剤添加の効果が小さくなり、5重量部を超えると強度発現性が小さくなる場合がある。
Examples of the surfactant include an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant, which are excellent in foaming properties, stable in bubbles and large in fluidity. In terms, an anionic surfactant is preferred.
Examples of anionic surfactants include soaps such as sodium laurate and sodium stearate, sulfate esters such as sulfated oil and sulfated fatty acid esters, sulfonates such as alkylbenzene sulfonate and paraffin sulfonate, Examples include phosphate esters such as higher alcohol phosphates.
Although the usage-amount of an anionic surfactant is not specifically limited, 0.01-5 weight part is preferable with respect to 100 weight part of cement, and 0.1-1 weight part is further more preferable. When the amount is less than 0.01 part by weight, the foaming amount is small, and the effect of adding a foaming agent that the moisture is easily removed from the formed solidified body by heating or the like is small. There is a case.

また、必要に応じて、流動化剤、減水剤、AE剤、高性能AE減水剤等の各種混和剤(材)を使用することができる。
流動化剤は、固化体ペーストの流動性をよくするために加える添加剤であり、例えば、縮合リン酸ナトリウム又は炭酸化合物等の無機流動化剤等が挙げられ、これらは単独又は2種以上を混合してもよい。
なお、放射性廃棄物1が液体状の場合には水分を含むので、別途、水を添加する必要がない場合がある。放射性廃棄物1が液体状の場合は、水は必要に応じて添加すればよい。
In addition, various admixtures (materials) such as a fluidizing agent, a water reducing agent, an AE agent, and a high performance AE water reducing agent can be used as necessary.
The fluidizing agent is an additive added to improve the fluidity of the solidified paste, and examples thereof include inorganic fluidizing agents such as condensed sodium phosphate or a carbonate compound. These may be used alone or in combination of two or more. You may mix.
In addition, when the radioactive waste 1 is in a liquid state, it contains water, so there is a case where it is not necessary to add water separately. In the case where the radioactive waste 1 is in a liquid state, water may be added as necessary.

収納容器中に形成された固化体は養生される(S2)。
本発明における養生期間は、固化体の一軸圧縮強度が、1.5MPa以上で、予定強度の75%以下となるまでの期間であり、より好ましくは1.5MPa以上で、予定強度の55%以下となるまでの期間である。本明細書において、予定強度とは、養生日数(材令)が28日の固化体の一軸圧縮強度をいう。本明細書中において一軸圧縮強度は、JIS A1108:コンクリートの圧縮強度の試験方法に従って測定される。
養生期間を、固化体の一軸圧縮強度が1.5MPa以上から、予定強度の75%以下となる期間とすることにより、形成された固化体から加熱及び/又は減圧によって水分を除去することが容易になる。
The solidified body formed in the storage container is cured (S2).
The curing period in the present invention is a period until the uniaxial compressive strength of the solidified body is 1.5 MPa or more and 75% or less of the planned strength, more preferably 1.5 MPa or more and 55% or less of the planned strength. It is a period until it becomes. In this specification, the planned strength refers to the uniaxial compressive strength of the solidified body having a curing period (material age) of 28 days. In the present specification, the uniaxial compressive strength is measured according to JIS A1108: a test method for compressive strength of concrete.
By setting the curing period to a period in which the uniaxial compressive strength of the solidified body is 1.5 MPa or more and 75% or less of the planned strength, it is easy to remove moisture from the formed solidified body by heating and / or decompression. become.

固化体の一軸圧縮強度が、1.5MPa未満であると、水硬性無機固化材2が水と十分に水和反応する前に加熱等により固化体から水分が除去されてしまうので、水和反応が不十分となり、強度発現性が小さくなる。固化体の一軸圧縮強度が、予定強度の75%を超えると、形成された固化体から加熱等によって水分を除去しやすくなる効果が小さくなる。   If the uniaxial compressive strength of the solidified body is less than 1.5 MPa, the water is removed from the solidified body by heating or the like before the hydraulic inorganic solidified material 2 is sufficiently hydrated with water. Becomes insufficient, and the strength development is reduced. When the uniaxial compressive strength of the solidified body exceeds 75% of the planned strength, the effect of easily removing moisture from the formed solidified body by heating or the like becomes small.

養生日数と一軸圧縮強度との関係はセメントの種類、温度によって異なってくる。早強ポルトランドセメントを用いて、養生温度が15〜20℃の場合には、一軸圧縮強度が予定強度の75%になる養生日数は、7日に対応する。また、同じ条件で、一軸圧縮強度が予定強度の55%になる養生日数は、3日に対応する。   The relationship between curing days and uniaxial compressive strength varies depending on the cement type and temperature. When the curing temperature is 15 to 20 ° C. using early-strength Portland cement, the curing days for which the uniaxial compressive strength is 75% of the planned strength correspond to 7 days. In addition, under the same conditions, the number of days of curing at which the uniaxial compressive strength becomes 55% of the planned strength corresponds to 3 days.

養生方法は、特に限定されるものではなく、例えば、気乾養生、湿空養生、加熱促進養生(蒸気養生等)等のいずれの手法が採用されてもよいが、収納容器に蓋をして静置養生
することが好ましい。
The curing method is not particularly limited, and for example, any method such as air drying curing, wet air curing, heating accelerated curing (steam curing, etc.) may be adopted, but the storage container is covered. It is preferable to perform static curing.

加熱及び/又は減圧して固化体から水分が除去(乾燥)される(S3)。このとき発生するオフガス3は、後述する水分分離手段によりオフガス3中の水蒸気が吸着、凝縮等されて除去された(S4)後、放射性核種を含有する場合には、後述するオフガス処理手段に導入され、放射性核種を吸着、燃焼等して除去される(S5)。   Water is removed (dried) from the solidified body by heating and / or decompressing (S3). The off-gas 3 generated at this time is introduced into the off-gas treatment means to be described later when the water vapor in the off-gas 3 is removed by adsorption, condensation, etc. by the water separation means to be described later (S4). The radionuclide is removed by adsorption, combustion, etc. (S5).

加熱処理温度は、50℃以上500℃未満であることが好ましい。50℃未満であると、固化体からの水分の除去が不十分であり、500℃以上であると固化体中の水酸化カルシウムが分解され、固化体の内部組織が損傷するおそれがある。ただし、アルミナセメントについてはカルシウムアルミネートを主成分とし耐熱性があるため、100℃以上1600℃以下であることが好ましい。
加熱処理時間は、8時間以上20時間以下が好ましい。加熱処理時間が8時間未満であると固化体からの水分の除去が不十分となるおそれがある。また、加熱処理時間が約20時間のときに水分の除去量はほぼ飽和するため、20時間を越えると加熱による水分除去の効果が小さくなる。
The heat treatment temperature is preferably 50 ° C. or higher and lower than 500 ° C. If it is less than 50 ° C., the removal of moisture from the solidified body is insufficient, and if it is 500 ° C. or higher, calcium hydroxide in the solidified body is decomposed and the internal structure of the solidified body may be damaged. However, since alumina cement is mainly composed of calcium aluminate and has heat resistance, it is preferably 100 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower.
The heat treatment time is preferably 8 hours or more and 20 hours or less. If the heat treatment time is less than 8 hours, the removal of moisture from the solidified body may be insufficient. In addition, since the amount of water removed is almost saturated when the heat treatment time is about 20 hours, the effect of removing water by heating is reduced when it exceeds 20 hours.

減圧は、処理圧力が0kPa以上1kPa以下であることが好ましい。1kPaを超えると、固化体からの水分の除去が不十分な場合がある。   The reduced pressure is preferably a treatment pressure of 0 kPa to 1 kPa. When it exceeds 1 kPa, the removal of moisture from the solidified body may be insufficient.

上述の固化体を十分に加熱及び/又は減圧して水分を除去した(S3)後に、収納容器に蓋をして密閉する(S6)。この蓋の外周を溶接することにより又は蓋と収納容器との間にシール材を介在させて、収納容器は密閉される。これにより、埋設処分後も長期に収納容器内への水の浸入を防止できる。
この固化体を収納した収納容器は蓋をして密閉した後に、埋設処分施設において埋設処分される(S7)。
After the above-mentioned solidified body is sufficiently heated and / or decompressed to remove moisture (S3), the storage container is covered and sealed (S6). The storage container is sealed by welding the outer periphery of the cover or by interposing a sealing material between the cover and the storage container. As a result, it is possible to prevent water from entering the storage container for a long time even after disposal.
The storage container storing the solidified body is covered and sealed, and then buried in the buried disposal facility (S7).

このように構成された本実施の形態において、放射性廃棄物1を水硬性無機固化材2で固化した固化体を形成し、十分に加熱等して水分を除去することにより、この固化体を埋設中に放射線分解による固化体からのガス発生を抑制又は防止することができる。
その際、養生期間を、固化体の一軸圧縮強度が1.5MPa以上から、予定強度の75%以下となる期間とすることにより、形成された固化体から加熱及び/又は減圧によって水分を除去することが容易になる。また、骨材及び/又は発泡剤を用いて固化体を形成し、かつ、固化体の一軸圧縮強度が1.5MPa以上から、予定強度の75%以下となる養生期間とすることにより、形成された固化体から加熱及び/又は減圧によって水分を除去することがさらに容易になる。
In this embodiment configured as described above, a solidified body obtained by solidifying the radioactive waste 1 with the hydraulic inorganic solidified material 2 is formed, and the solidified body is embedded by removing moisture by sufficiently heating or the like. It is possible to suppress or prevent gas generation from the solidified body due to radiolysis.
At that time, by setting the curing period to a period in which the uniaxial compressive strength of the solidified body is 1.5 MPa or more and 75% or less of the planned strength, moisture is removed from the formed solidified body by heating and / or decompression. It becomes easy. Further, it is formed by forming a solidified body using an aggregate and / or a foaming agent, and setting the uniaxial compressive strength of the solidified body from 1.5 MPa or more to 75% or less of the planned strength. It becomes easier to remove moisture from the solidified body by heating and / or decompression.

本実施の形態によれば、固化体を埋設中に放射線分解により固化体からのガス発生を抑制又は防止することができるので、放射性核種濃度が比較的高い放射性廃棄物であっても、長期間の埋設処分中の収納容器内の圧力上昇を抑制又は防止でき、処分場の健全性を長期間にわたって確保することができる。   According to the present embodiment, since the gas generation from the solidified body can be suppressed or prevented by radiolysis during the embedding of the solidified body, even if the radioactive waste has a relatively high radionuclide concentration, The increase in pressure in the storage container during the disposal of the container can be suppressed or prevented, and the soundness of the disposal site can be ensured over a long period of time.

次に、本発明の一実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理装置について説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理装置の構成を示す図である。放射性廃棄物の固化処理装置10は、ミキサー11と、収納容器12と、移送装置13と、水分除去装置14と、水分分離手段15と、オフガス処理手段16と密閉手段(図示せず)とから構成されている。
Next, a radioactive waste solidification processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a radioactive waste solidification processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The radioactive waste solidification treatment device 10 includes a mixer 11, a storage container 12, a transfer device 13, a moisture removal device 14, a moisture separation means 15, an off-gas treatment means 16, and a sealing means (not shown). It is configured.

ミキサー11は、放射性廃棄物1と水硬性無機固化材2とを含有する固化体ペーストを混合するもので、混合手段として機能する。ミキサー11は、特に限定されるものではなく、例えば、オムニミキサー、パン型ミキサー、二軸練りミキサー等の各種ミキサーを用いることができる。
収納容器12は、ミキサー11によって混合した固化体ペースト(混和物)が収納されるもので、例えば、ドラム缶である。収納容器12の構成材料には、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、ジルコニウム、チタン及び銅等を用いることができる。収納容器12内を真空乾燥する場合には、耐圧容器とすることが好ましい。
なお、インドラムミキサ等を使用して収納容器12中で混合してもよい。
The mixer 11 mixes the solidified paste containing the radioactive waste 1 and the hydraulic inorganic solidified material 2 and functions as a mixing means. The mixer 11 is not specifically limited, For example, various mixers, such as an omni mixer, a bread-type mixer, a biaxial kneader mixer, can be used.
The storage container 12 stores the solidified paste (mixture) mixed by the mixer 11 and is, for example, a drum can. For example, carbon steel, stainless steel, zirconium, titanium, copper, or the like can be used as a constituent material of the storage container 12. When the inside of the storage container 12 is vacuum-dried, it is preferable to use a pressure resistant container.
In addition, you may mix in the storage container 12 using an in drum mixer.

移送装置13は、固化体ペースト(混和物)又は固化体が収納された収納容器12を水分除去装置14に移送するもので、例えば、ベルトコンベアーである。なお、フォークリフト等によって移送することも可能である。   The transfer device 13 transfers the storage container 12 storing the solidified paste (mixture) or the solidified material to the moisture removing device 14, and is, for example, a belt conveyor. It can also be transferred by a forklift or the like.

水分除去装置14は、固化体ペーストが収納された収納容器12を収容し、養生した後にこの収納容器12内の固化体の水分を加熱及び/又は減圧によって除去するもので、例えば、加熱炉及び/又は真空排気手段を備えたものである。
加熱炉は、特に限定されるものではなく、例えば、抵抗加熱炉、誘導加熱炉等の各種の加熱炉を用いることができる。
真空排気手段は、特に限定されるものではなく、例えば、各種の真空ポンプを用いることができる。
The moisture removing device 14 accommodates the storage container 12 in which the solidified paste is stored, and after curing, removes the moisture of the solidified body in the storage container 12 by heating and / or depressurization. / Or provided with vacuum evacuation means.
A heating furnace is not specifically limited, For example, various heating furnaces, such as a resistance heating furnace and an induction heating furnace, can be used.
The vacuum exhaust means is not particularly limited, and for example, various vacuum pumps can be used.

減圧による水分除去は、以下のような方法で行うことができる。第一の方法は、収納容器12に真空乾燥用の専用蓋で蓋をし、収納容器12内を真空排気手段で真空乾燥する。第二の方法は、真空乾燥用の専用蓋を用いて収納容器12内を真空排気手段で真空乾燥するとともに、水分除去装置14内も真空排気手段で真空乾燥する。第三の方法は、収納容器12に蓋をせず、水分除去装置14内を真空排気手段で真空乾燥する。   The water removal by the reduced pressure can be performed by the following method. In the first method, the storage container 12 is covered with a dedicated lid for vacuum drying, and the inside of the storage container 12 is vacuum-dried by a vacuum exhaust means. In the second method, the inside of the storage container 12 is vacuum-dried by vacuum evacuation means using a dedicated lid for vacuum drying, and the inside of the moisture removing device 14 is also vacuum-dried by vacuum evacuation means. In the third method, the container 12 is not covered and the inside of the moisture removing device 14 is vacuum-dried by a vacuum exhaust means.

水分分離手段15は、加熱及び/又は減圧により固化体から水分を除去する際に発生するオフガス3中から、吸着又は凝縮等によって水蒸気を除去する装置であり、例えば、冷却塔や乾燥剤等を備えている。   The water separation means 15 is a device that removes water vapor by adsorption or condensation from the off-gas 3 generated when water is removed from the solidified body by heating and / or reduced pressure. For example, a cooling tower, a desiccant, etc. I have.

冷却塔は、オフガス3中の水蒸気を冷却し、液体又は固体にして水分を回収する装置である。乾燥剤は、オフガス3中の水分を除去するために用いる薬品で、例えば、モレキュラーシーブス、濃硫酸等が挙げられる。水分分離手段15によって、オフガス処理手段16の結露による機能低下を防止でき、また、HOとして存在するトリチウムを含む水分(つまり、TOやHTO)を除去することができる。 The cooling tower is a device that cools the water vapor in the off-gas 3 and recovers the water by making it liquid or solid. The desiccant is a chemical used to remove moisture in the offgas 3, and examples thereof include molecular sieves and concentrated sulfuric acid. The moisture separation means 15 can prevent a decrease in function due to dew condensation of the off-gas treatment means 16 and can remove moisture containing tritium existing as H 2 O (that is, T 2 O or HTO).

オフガス処理手段16は、オフガス3中に存在する放射性核種を、吸着、燃焼等により、除去する装置である。オフガス中には、水素、二酸化炭素、揮発性有機炭素化合物、塩素、ヨウ素の放射性核種(トリチウム、C−14、Cl−36、I−129)が含まれる可能性がある。   The off-gas treatment means 16 is a device that removes radionuclides present in the off-gas 3 by adsorption, combustion, or the like. The off-gas may contain hydrogen, carbon dioxide, volatile organic carbon compounds, chlorine and iodine radionuclides (tritium, C-14, Cl-36, I-129).

水素中に含まれるトリチウムは、水素を水に変換する酸化触媒を備えたオフガス処理手段16により除去される。水素を水に変換する酸化触媒は、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Os、Ag、Au、Re、Cu、Ni、Co、Zn等のいずれか1種類以上の金属を備える触媒である。水素ガスをPt等の触媒を用いて酸素と加熱条件下で反応させ、生成した水を回収する。   Tritium contained in the hydrogen is removed by the off-gas treatment means 16 equipped with an oxidation catalyst that converts hydrogen into water. The oxidation catalyst for converting hydrogen into water is a catalyst comprising one or more kinds of metals such as Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, Os, Ag, Au, Re, Cu, Ni, Co, and Zn. Hydrogen gas is reacted with oxygen under a heating condition using a catalyst such as Pt, and the produced water is recovered.

揮発性有機炭素化合物中に含まれるC−14は、有機炭素化合物ガスを酸化する装置を備えたオフガス処理手段16により除去される。有機炭素化合物ガスを酸化する装置は、例えば、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Os、Ag、Au、Re、Cu、Ni、Co、Zn等のいずれか1種類以上の金属を備える酸化触媒を備え、有機炭素化合物ガスを加熱酸化して二酸化炭素を生成する。このようにして生成した二酸化炭素は、固化体から発生した二酸化炭素とともにアルカリ溶液を用いたスクラバーにより炭酸イオンとして回収する。   C-14 contained in the volatile organic carbon compound is removed by the off-gas treatment means 16 equipped with a device for oxidizing the organic carbon compound gas. An apparatus for oxidizing an organic carbon compound gas is, for example, an oxidation catalyst comprising any one or more kinds of metals such as Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, Os, Ag, Au, Re, Cu, Ni, Co, and Zn. The organic carbon compound gas is heated and oxidized to generate carbon dioxide. The carbon dioxide thus produced is recovered as carbonate ions by a scrubber using an alkaline solution together with carbon dioxide generated from the solidified product.

塩素やヨウ素のようなハロゲンガス中に含まれるCl−36、I−129は、活性炭を備えたオフガス処理手段16により吸着され除去される。   Cl-36 and I-129 contained in a halogen gas such as chlorine and iodine are adsorbed and removed by the off-gas treatment means 16 equipped with activated carbon.

密閉手段(図示せず)は、収納容器12に蓋をして密閉するものである。   The sealing means (not shown) seals the storage container 12 with a lid.

ミキサー11で放射性廃棄物1と水硬性無機固化材2とを含む固化体ペーストを混合し(S1a)、この固化体ペースト(混和物)を収納容器12に収納し(S1b)、この固化体ペースト(混和物)が収納された収納容器12を、移送装置13により水分除去装置14内へ移送し、必要な期間養生して(S2)固化体を形成する。加熱及び/又は減圧して収納容器12内の固化体中から水分が除去(乾燥)される(S3)。この加熱及び/又は減圧によって固化体から発生したオフガス3は、水分分離手段15によって水蒸気が除去された(S4)後、オフガス処理手段16によってオフガス3中の放射性核種が除去される(S5)。水分除去装置14において水分が除去された固化体が充填された収納容器12に、密閉手段によって蓋を被せる。この蓋の外周を溶接することにより又は蓋と収納容器12との間にシール材を介在させて、収納容器12は密閉される(S6)。この密閉された収納容器12は、埋設処分施設において埋設処分される(S7)。   The solidified paste containing the radioactive waste 1 and the hydraulic inorganic solidified material 2 is mixed by the mixer 11 (S1a), and this solidified paste (mixture) is stored in the storage container 12 (S1b). The storage container 12 in which (mixture) is stored is transferred into the moisture removing device 14 by the transfer device 13 and is cured for a necessary period (S2) to form a solidified body. Water is removed (dried) from the solidified body in the storage container 12 by heating and / or decompressing (S3). The offgas 3 generated from the solidified body by this heating and / or decompression is removed of water vapor by the water separation means 15 (S4), and then the radionuclide in the offgas 3 is removed by the offgas processing means 16 (S5). The storage container 12 filled with the solidified body from which moisture has been removed by the moisture removing device 14 is covered with a sealing means. The storage container 12 is sealed by welding the outer periphery of the cover or by interposing a sealing material between the cover and the storage container 12 (S6). The sealed storage container 12 is buried in a buried disposal facility (S7).

次に、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
アルミナセメント(東芝セラミックス株式会社製) 650重量部、水道水 350重量部をミキサーで混合し、固化体ペースト(混和物)を高さ10cm、直径5cmの型枠に分取して、24時間静置養生し、一軸圧縮強度が9.6MPa(予定強度12.8MPaの75%)の固化体を得た。得られたこの固化体を120℃で加熱して水分を除去した。
Example 1
Alumina cement (made by TOSHIBA CERAMIC CO., LTD.) 650 parts by weight and 350 parts by weight of tap water are mixed with a mixer, and the solidified paste (admixture) is separated into a mold having a height of 10 cm and a diameter of 5 cm. After curing, a solidified body having a uniaxial compressive strength of 9.6 MPa (75% of the planned strength of 12.8 MPa) was obtained. The obtained solidified body was heated at 120 ° C. to remove moisture.

(実施例2)
アルミナセメント(東芝セラミックス株式会社製) 100重量部、シリカ微粉(東芝セラミックス株式会社製) 100重量部、アルミナ微粉(東芝セラミックス株式会社製) 100重量部、シャモット(東芝セラミックス株式会社製) 700重量部、0.1%縮合リン酸ナトリウム水溶液 250重量部を混合し、固化体ペースト(混和物)を高さ10cm、直径5cmの型枠に分取して、24時間静置養生し、一軸圧縮強度が1.0MPa(予定強度2.0MPaの50%)の固化体を得た。得られたこの固化体を120℃で加熱して水分を除去した。
(Example 2)
100 parts by weight of alumina cement (manufactured by Toshiba Ceramics Co., Ltd.), 100 parts by weight of silica fine powder (manufactured by Toshiba Ceramics Co., Ltd.), 100 parts by weight of alumina fine powder (manufactured by Toshiba Ceramics Co., Ltd.), 700 parts by weight of Chamotte (manufactured by Toshiba Ceramics Co., Ltd.) Then, 250 parts by weight of 0.1% condensed sodium phosphate aqueous solution was mixed, and the solidified paste (mixture) was separated into a mold having a height of 10 cm and a diameter of 5 cm, and allowed to stand for 24 hours, uniaxial compressive strength Of 1.0 MPa (50% of the planned strength of 2.0 MPa) was obtained. The obtained solidified body was heated at 120 ° C. to remove moisture.

(比較例1)
30日静置養生し、そのときの一軸圧縮強度が12.8MPaであった以外は実施例1と同様にして、固化体から水分を除去した。
(Comparative Example 1)
Moisture was removed from the solidified body in the same manner as in Example 1 except that the film was allowed to stand for 30 days and the uniaxial compressive strength at that time was 12.8 MPa.

(比較例2)
30日静置養生し、そのときの一軸圧縮強度が2.7MPaであった以外は実施例2と同様にして、固化体から水分を除去した。
(Comparative Example 2)
Moisture was removed from the solidified body in the same manner as in Example 2 except that the film was allowed to stand for 30 days and the uniaxial compressive strength at that time was 2.7 MPa.

各実施例および比較例の原料配合表を表1に示す。   Table 1 shows the raw material composition table of each example and comparative example.

Figure 2007132787
Figure 2007132787

この結果を図3に示す。図3は、120℃で実施例1、2および比較例1、2の固化体を加熱して水分を除去したときの残存水量/初期添加水量(%)の経時変化を示す図である。   The result is shown in FIG. FIG. 3 is a graph showing a change with time of the remaining water amount / initial added water amount (%) when the solidified bodies of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were heated at 120 ° C. to remove moisture.

同じ組成である実施例1と比較例1、実施例2と比較例2を比較する。養生時間が24時間の固化体(実施例1、2)は、養生期間が30日の固化体(比較例1、2)と比べて、水分除去率が高いことが認められた。すなわち、養生終了時の一軸圧縮強度が1.5MPa以上で予定強度の75%以下の固化体(実施例1、2)は、養生終了時の一軸圧縮強度が1.5MPa以上で予定強度の75%以下の範囲にない固化体(比較例1、2)と比べて、水分除去率が高く、加熱による水分除去が容易であった。
また、骨材を含有する固化体(実施例2、比較例2)は、骨材を含有しない固化体(実施例1、比較例1)と比較して、水分除去率が高く、容易に水分を除去できることが認められた。
養生時間が24時間、すなわち、養生終了時の一軸圧縮強度が、1.5MPa以上から予定強度の75%以下で、かつ、骨材を含有する固化体(実施例2)は、水分除去率が最も高く、加熱による水分除去が最も容易であった。
(一軸圧縮強度試験)
実施例1の120℃での加熱処理後の固化体について一軸圧縮強度を測定したところ、21.4MPaであった。養生時間が24時間の固化体(養生終了時の一軸圧縮強度が、1.5MPa以上で予定強度の75%以下の固化体)は、養生時間が短くても評価基準値とされる1.5MPaを上回ることが確認された。
Example 1 and Comparative Example 1, and Example 2 and Comparative Example 2 having the same composition are compared. It was recognized that the solidified bodies having a curing time of 24 hours (Examples 1 and 2) had a higher moisture removal rate than the solidified bodies having a curing period of 30 days (Comparative Examples 1 and 2). That is, the solidified body (Examples 1 and 2) having a uniaxial compressive strength at the end of curing of 1.5 MPa or more and 75% or less of the planned strength has a uniaxial compressive strength at the end of curing of 1.5 MPa or more and a planned strength of 75 Compared with solidified bodies (Comparative Examples 1 and 2) not in the range of not more than%, the moisture removal rate was high, and moisture removal by heating was easy.
In addition, the solidified body containing aggregate (Example 2, Comparative Example 2) has a higher water removal rate than the solidified body containing no aggregate (Example 1 and Comparative Example 1), and easily contains moisture. It was found that can be removed.
The solidified body (Example 2) having a curing time of 24 hours, that is, a uniaxial compressive strength at the end of the curing of 1.5 MPa or more to 75% or less of the planned strength and containing aggregate has a moisture removal rate. It was the highest and water removal by heating was the easiest.
(Uniaxial compressive strength test)
The uniaxial compressive strength of the solidified body after the heat treatment at 120 ° C. in Example 1 was 21.4 MPa. A solidified body having a curing time of 24 hours (a solidified body having a uniaxial compressive strength of 1.5 MPa or more at the end of curing and 75% or less of the planned strength) is 1.5 MPa, which is an evaluation reference value even if the curing time is short. It was confirmed that

本発明の一実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the solidification processing method of the radioactive waste which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solidification processing apparatus of the radioactive waste which concerns on one Embodiment of this invention. 120℃で各実施例および各比較例の固化体を加熱してときの残存水量/初期添加水量(%)の経時変化を示す図である。It is a figure which shows a time-dependent change of the amount of residual water / initial addition water amount (%) when the solidified body of each Example and each comparative example is heated at 120 degreeC.

符号の説明Explanation of symbols

1…放射性廃棄物、2…水硬性無機固化材、3…オフガス、10…放射性廃棄物の固化処理装置、11…ミキサー、12…収納容器、13…移送装置、14…水分除去装置、15…水分分離手段、16…オフガス処理手段。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radioactive waste, 2 ... Hydraulic inorganic solidification material, 3 ... Off gas, 10 ... Solidification processing apparatus of radioactive waste, 11 ... Mixer, 12 ... Storage container, 13 ... Transfer apparatus, 14 ... Moisture removal apparatus, 15 ... Moisture separation means, 16 ... off-gas treatment means.

Claims (10)

放射性廃棄物を含む被処理物、水硬性無機固化材及び水を混合した混和物を収納容器に充填し固化させて固化体とする放射性廃棄物の固化処理方法において、
前記混和物を収納容器に充填して固化させ固化体とする固化工程と、
前記固化体を、一軸圧縮強度が1.5MPa以上、予定強度の75%以下の段階で加熱により乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程を経た収納容器に蓋をして密閉する密閉工程と、
を有することを特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法。
In the solidification method of radioactive waste to be solidified by filling a container with a mixture containing a radioactive waste to be treated, a hydraulic inorganic solidifying material and water and solidifying the mixture,
A solidification step of filling the admixture into a container and solidifying it into a solidified body; and
A drying step of drying the solidified body by heating at a stage where the uniaxial compressive strength is 1.5 MPa or more and 75% or less of the planned strength;
A sealing step of sealing and sealing the storage container that has undergone the drying step;
A solidification method for radioactive waste, comprising:
放射性廃棄物を含む被処理物、水硬性無機固化材及び水を混合した混和物を収納容器に充填し固化させて固化体とする放射性廃棄物の固化処理方法において、
前記混和物を収納容器に充填して固化させ固化体とする固化工程と、
前記固化体を、一軸圧縮強度が1.5MPa以上、予定強度の75%以下の段階で減圧により乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程を経た収納容器に蓋をして密閉する密閉工程と、
を有することを特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法。
In the solidification method of radioactive waste to be solidified by filling a container with a mixture containing a radioactive waste to be treated, a hydraulic inorganic solidifying material and water and solidifying the mixture,
A solidification step of filling the admixture into a container and solidifying it into a solidified body; and
A drying step of drying the solidified body under reduced pressure at a stage where the uniaxial compressive strength is 1.5 MPa or more and 75% or less of the planned strength;
A sealing step of sealing and sealing the storage container that has undergone the drying step;
A solidification method for radioactive waste, comprising:
放射性廃棄物を含む被処理物、水硬性無機固化材及び水を混合した混和物を収納容器に充填し固化させて固化体とする放射性廃棄物の固化処理方法において、
前記混和物を収納容器に充填して固化させ固化体とする固化工程と、
前記固化体を、一軸圧縮強度が1.5MPa以上、予定強度の75%以下の段階で減圧下で加熱して乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程を経た収納容器に蓋をして密閉する密閉工程と、
を有することを特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法。
In the solidification method of radioactive waste to be solidified by filling a container with a mixture containing a radioactive waste to be treated, a hydraulic inorganic solidifying material and water and solidifying the mixture,
A solidification step of filling the admixture into a container and solidifying it into a solidified body; and
A drying step of drying the solidified body by heating under reduced pressure at a stage where the uniaxial compressive strength is 1.5 MPa or more and 75% or less of the planned strength;
A sealing step of sealing and sealing the storage container that has undergone the drying step;
A solidification method for radioactive waste, comprising:
前記加熱による乾燥は、50℃以上の温度で8時間以上行われることを特徴とする請求項1又は3に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。   The method for solidifying radioactive waste according to claim 1 or 3, wherein the drying by heating is performed at a temperature of 50 ° C or more for 8 hours or more. 前記減圧による乾燥は、1kPa以下の減圧下で行われることを特徴とする請求項2又は3に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。   The method for solidifying radioactive waste according to claim 2 or 3, wherein the drying by the reduced pressure is performed under a reduced pressure of 1 kPa or less. 前記水硬性無機固化材が、骨材を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。   The method for solidifying radioactive waste according to claim 1, wherein the hydraulic inorganic solidified material includes aggregate. 前記水硬性無機固化材が、発泡剤を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。   The method for solidifying radioactive waste according to claim 1, wherein the hydraulic inorganic solidifying material contains a foaming agent. 前記被処理物、水硬性無機固化材及び水の混合が、前記収納容器中で行われることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。   The method for solidifying radioactive waste according to any one of claims 1 to 7, wherein the object to be treated, the hydraulic inorganic solidifying material, and water are mixed in the storage container. 前記蓋は、前記収納容器に溶接又はシール材で液密的に固着されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。   The method for solidifying radioactive waste according to claim 1, wherein the lid is liquid-tightly fixed to the storage container by welding or a sealing material. 前記乾燥工程で発生する水蒸気は、気流によって処理装置に導かれ、吸着又は凝縮により気流から分離されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。   The solidified treatment of radioactive waste according to any one of claims 1 to 9, wherein water vapor generated in the drying step is guided to a treatment device by an air flow and separated from the air flow by adsorption or condensation. Method.
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